珠一坳陷古近系油氣成藏特征及勘探方向*

舒 譽 施和生 杜家元 雷永昌 張向濤

(中海石油(中國)有限公司深圳分公司)

珠一坳陷古近系油氣成藏特征及勘探方向*

舒 譽 施和生 杜家元 雷永昌 張向濤

(中海石油(中國)有限公司深圳分公司)

油氣成藏特征精細解剖認為,以陸相斷陷沉積為主的珠江口盆地(東部)珠一坳陷古近系油氣為近源成藏,主要分布在富烴洼陷周圍古近系控制的二級構(gòu)造帶上,不同二級構(gòu)造帶不同層位之間儲集性能差異較大,主要原因是珠江口盆地古近系沉積時期經(jīng)歷斷陷及斷拗轉(zhuǎn)換的復雜構(gòu)造演化過程,不同時期沉積充填差異性大(文昌組富泥少砂,恩平組和珠海組砂多泥少),造成儲層非均質(zhì)性強,因此輸導體系和儲蓋組合是該區(qū)古近系油氣成藏的關(guān)鍵因素,應圍繞富烴洼陷周圍的二級構(gòu)造帶展開勘探,并以尋找優(yōu)勢運移路徑上的優(yōu)質(zhì)相帶為重點推動古近系勘探進程。

珠江口盆地(東部);珠一坳陷;古近系;油氣成藏特征;勘探方向

以往珠江口盆地(東部)勘探目標主要是以右珠江三角洲為主體的中淺層大型構(gòu)造圈閉,目前已探明油氣資源約9億m3。近年來隨著勘探的不斷深入,中淺部構(gòu)造圈閉數(shù)量日趨減少,油氣儲量增長迫使勘探工作重點急需向新領(lǐng)域(新區(qū)、新層系及新類型)轉(zhuǎn)型。珠江口盆地是典型的“先斷后坳”雙層結(jié)構(gòu)[1],古近系斷陷期是該盆地烴源巖發(fā)育的重要時期[2-3],由于古近系具有近烴源的優(yōu)勢條件,已成為該地區(qū)油氣儲量增長的重要勘探領(lǐng)域。目前珠江口盆地(東部)古近系已實施一系列鉆探,主要分布在珠一坳陷惠西半地塹和陸豐地區(qū)(圖1),揭示了深層勘探有著很大的儲量增長潛力。

圖1 珠一坳陷古近系構(gòu)造單元及油氣分布圖

由于斷陷盆地的形成具有幕式張裂的特點,在時間上表現(xiàn)出階段性,在空間上由于伸張量和沉積速率的不均衡,造成了半地塹內(nèi)沉積、構(gòu)造和成藏的差異,形成了多隆、多凹、斷層縱橫交錯的復雜局面。在這種復雜的地質(zhì)背景下,解剖已發(fā)現(xiàn)的古近系油氣藏,總結(jié)其油氣成藏特征及主控因素,可為珠江口盆地(東部)全面突破深層新領(lǐng)域的油氣勘探提供指導作用。

1 地質(zhì)背景

珠江口盆地(東部)古近系具有典型的幕式裂陷特征[4],平面上形成了“南北分帶、東西分塊”的構(gòu)造格局,其中珠一坳陷古近系可劃分為恩平中、恩平北、惠南等10個半地塹,每個半地塹又形成多個次洼,可進一步劃分出EP17洼、EP18洼、EP12洼等22個洼陷(圖1)。垂向上,該區(qū)古近系自下而上發(fā)育文昌組、恩平組、珠海組等3套地層(圖2)。文昌組形成于強裂陷期,發(fā)育典型的湖相沉積,巖性以厚層暗色泥巖為主,頂?shù)讑A有砂巖;文昌組暗色泥巖是該區(qū)最好的烴源巖,砂巖可作為油氣儲集層,上覆的湖泛泥巖是古近系最好的區(qū)域蓋層。恩平組形成于斷陷旋回的過渡期或萎縮期,湖盆主體始終處于補償沉積背景,導致湖水深度不大,以湖相、湖沼相及河流—三角洲沉積環(huán)境為主;巖性主要為灰白色砂巖、粉砂巖,與淺灰色、黑灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖間互層,夾多層煤線和碳質(zhì)泥巖。恩平組湖沼相泥巖和煤系地層是該區(qū)重要的烴源巖,砂巖可作為油氣輸導層和儲集層,地區(qū)蓋層發(fā)育。珠海組形成于拗陷期,海水開始進入,古珠江三角洲發(fā)育,形成河控三角洲-濱岸沉積體系,巖性以灰色砂巖、粉砂巖、泥巖呈不等厚互層為特征;受地溫梯度的影響,其中的泥巖不具備生烴能力,砂巖則可作為油氣輸導層和儲集層,海侵泥巖為局部蓋層[1,4-5]。

圖2 珠一坳陷古近系層序地層劃分圖

2 油氣藏類型及特征

目前珠一坳陷古近系已發(fā)現(xiàn)10多個油氣藏,油氣藏類型多樣,包括披覆背斜油氣藏(LF13-A)、逆牽引背斜油氣藏(HZ19-A、HZ26-C)、斷鼻油氣藏(HZ25-D、HZ27-D)、地層巖性油氣藏(HZ25-E)、古潛山油氣藏(HZ21-A)、斷塊油氣藏(LF7-A)等(圖3)。

不同類型的油氣藏整體特征表現(xiàn)為(圖3、表1):①油氣多分布在緊鄰生烴洼陷的二級構(gòu)造帶上,油主要來源于緊鄰生烴洼陷的文昌組和恩平組烴源巖,部分表現(xiàn)出混源的特征[6-10]。②珠海組油藏主要位于海相成因的儲集體,文昌組和恩平組油藏主要位于陸相成因的儲集體。③不同地層油氣藏的埋深不同、沉積相帶不同,導致儲集體的儲集性能也不同[4]。珠海組海相砂巖橫向連片,其孔隙度分布在10.0%～24.5%,平均約13.4%,滲透率分布在3.5～648.5 mD,平均約60.1 mD,表現(xiàn)出高孔高滲的特征;恩平組儲層孔隙度5.2%～23.9%,平均約14.6%,滲透率分布在2.12～111.20 mD,平均約30.2 mD,儲層物性相對較好;文昌組儲層孔隙度分布在1.5%～18.8%,平均約10.7%,滲透率分布在2.24～48.90 m D,平均約18.3 mD,儲層物性總體較差。④油氣通過斷裂+砂體+不整合的復合輸導方式成藏,形成了上生下儲(HZ21-A)、自生自儲(HZ25-D、HZ25-E等)、下生上儲(HZ19-A、HZ26-C等)等3類成藏組合。⑤目前勘探發(fā)現(xiàn)的古近系油氣藏埋深小于4 200 m,屬于正常的溫壓系統(tǒng),原油密度在0.82～0.87 g/cm3,黏度低,含蠟量低,為輕質(zhì)原油?？偟膩砜?珠一坳陷古近系油氣藏為近源成藏,不同二級構(gòu)造帶不同層位之間儲層物性差異較大。

圖3 珠一坳陷古近系主要油藏類型及成藏模式圖

表1 珠一坳陷古近系典型油藏特征表

3 油氣成藏主控因素

3.1 裂陷結(jié)構(gòu)控制油氣運移

陸相盆地地層層序的形成和演化主要受控于區(qū)域構(gòu)造事件或幕式構(gòu)造旋回,斷陷盆地則主要受半地塹邊界主控斷裂的控制,直接影響著沉積充填、烴源巖發(fā)育、油氣運移,導致油氣分布的差異性[11]。珠一坳陷每個半地塹都有一個以上的次洼,形成多個沉積和生烴中心,油氣受“分割槽”影響且沿烴源巖層的上傾方向運移,在有利的二級構(gòu)造帶上成藏(圖3、4)。

受多期裂陷幕的影響,珠一坳陷古近系的疊置關(guān)系表現(xiàn)為反向疊置和繼承性疊置。反向疊置發(fā)育的半地塹的古地貌格局在2期裂陷期間發(fā)生顯著改變,導致油氣運移方向也發(fā)生相應的改變。例如圖3中HZ26-C逆牽引背斜油氣成藏過程中,文昌組沉積時期HZ26洼沉積中心靠南,恩平組沉積時期斷塊反向旋轉(zhuǎn)形成翹傾而使沉積中心靠北,導致文昌期陡坡帶成為文昌組生源油氣的有利運移方向,恩平期緩坡帶成為恩平組生源油氣的有利運移方向;而惠西復式半地塹的南部處于文昌組與恩平組烴源巖生成油氣的有利運移區(qū),所以在HZ26潛山披覆構(gòu)造帶上的HZ26-C、HZ26-A油藏中發(fā)現(xiàn)了混源油。繼承性疊置發(fā)育的半地塹的古地貌格局在恩平期裂陷中未發(fā)生明顯改變,其油氣運移方式與典型半地塹一致,即優(yōu)勢運移方向為緩坡帶,如圖3中LF13斷裂背斜構(gòu)造帶的LF13-A油藏。

珠江口盆地半地塹具有不對稱結(jié)構(gòu)特征,導致半地塹之間組合樣式不同(圖5),油氣富集程度也不同。對于相對式半地塹,其緩坡交匯而成的會聚疊覆型轉(zhuǎn)換帶為油氣長期運移的指向區(qū),是最有利的油氣聚集區(qū),如在惠西半地塹XJ23洼與XJ30洼之間文昌期發(fā)育的XJ24潛山構(gòu)造帶發(fā)現(xiàn)了HZ19-C等油氣藏;對于雁行式半地塹,半地塹之間的重疊區(qū)發(fā)育緩坡與陡坡交匯形成的同向疊覆型轉(zhuǎn)換帶,為油氣運聚的較有利區(qū),如在LF7洼和LF13洼之間發(fā)育的LF7重力滑動背斜構(gòu)造帶發(fā)現(xiàn)了LF7-A等油氣藏;對于相背式半地塹,陡坡交匯形成的離散疊覆型轉(zhuǎn)換帶具有聚集半地塹陡坡側(cè)油氣的能力,如HZ10洼和LF13洼之間發(fā)育的HZ10潛山披覆構(gòu)造帶。

圖4 珠一坳陷惠州-陸豐凹陷不同洼陷供烴方向圖

圖5 珠一坳陷惠州凹陷半地塹不對稱結(jié)構(gòu)與油氣富集

3.2 優(yōu)質(zhì)的儲蓋組合是油氣成藏的關(guān)鍵因素

好的蓋層分布、優(yōu)質(zhì)的蓋層質(zhì)量及良好的儲蓋配置,決定了區(qū)域內(nèi)油氣層的富集程度,優(yōu)質(zhì)的區(qū)域蓋層往往控制了一個油氣富集帶[12-14]。珠一坳陷古近系文昌組發(fā)育了一套優(yōu)質(zhì)的區(qū)域蓋層,同時文昌組又是主力烴源巖層段,因此優(yōu)質(zhì)的儲集體是油氣成藏的關(guān)鍵因素;而恩平組和珠海組以河流—淺水湖泊和濱岸沉積為主,屬富砂的沉積背景,蓋層往往是局部范圍內(nèi)分布,因此優(yōu)質(zhì)的儲蓋組合及配置是油氣成藏的關(guān)鍵因素。

3.2.1轉(zhuǎn)換帶下的大型三角洲儲集體控制文昌組油氣成藏

珠江口盆地在張扭性應力背景下發(fā)育雁行式斷裂體系,珠一坳陷在雁行式斷裂的結(jié)合部發(fā)育14個轉(zhuǎn)換帶(圖6),這些斷層轉(zhuǎn)換帶主要發(fā)育在文昌期和恩平期,并且在同一物源條件和同一條控凹斷層的下降盤,不同部位的三角洲或水下扇砂體的規(guī)模差別懸殊,以粗碎屑為主的大型三角洲往往只在局部發(fā)育,而其他部位僅發(fā)育由粉—細砂巖組成的小型砂體。研究表明,這種大型三角洲發(fā)育普遍受轉(zhuǎn)換帶的制約,轉(zhuǎn)換帶對物源的導入及向凹陷中心多級分散具有明顯的控制作用[15-16],既是盆外隆起區(qū)水系的長期穩(wěn)定入口,也是盆外隆起區(qū)沉積物卸載的通道。文昌組具備發(fā)育大型三角洲體的條件,在惠西半地塹XJ24構(gòu)造帶上發(fā)現(xiàn)的HZ25-E油藏和HZ25-D油藏均為轉(zhuǎn)換帶進來的三角洲砂體。分析認為,XJ24構(gòu)造帶在斷陷早期存在3排古潛山,斷陷期文昌組、恩平組超覆其上,頂薄翼厚,形成3個同沉積構(gòu)造帶,該構(gòu)造帶南部的辮狀河三角洲砂體由翼部向頂部超覆尖滅,有利于形成構(gòu)造-巖性復合圈閉帶。

圖6 珠一坳陷裂陷構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶控制文昌組辮狀河三角洲發(fā)育特征

3.2.2高效的蓋層封閉性控制恩平組與珠海組油氣成藏

珠一坳陷恩平組和珠海組的共同特點是富砂,但缺乏區(qū)域蓋層,其中恩平組為陸相沉積,是斷陷湖盆萎縮階段的產(chǎn)物,而珠海組為海相或海陸過渡相沉積,是南海擴張初期海水入侵時的產(chǎn)物[17]。恩平組和珠海組不缺儲層,也存在局部蓋層,是否發(fā)育有效蓋層是油氣成藏的主控因素。有效蓋層及其高效的蓋層封閉性控制恩平組及珠海組油氣能否大規(guī)模成藏。珠一坳陷56口井蓋層測井資料研究表明,在最大湖(海)泛面附近依然存在著高質(zhì)量的地區(qū)蓋層或局部蓋層,恩平組平均突破壓力達53 MPa,珠海組平均突破壓力為35 MPa,大部分地區(qū)蓋層或局部蓋層封閉能力可達到一類,能夠封堵油氣并成藏。例如,HZ26-3-1井珠海組油藏4 m厚的局部泥巖蓋層,其突破壓力為40.7 MPa,至少封堵了68.6 m油柱高度的油層(圖7a);HZ9-2-1井恩平組油藏11 m厚的局部泥巖蓋層,其突破壓力為7.9～57.4 MPa,至少封堵了37.7 m油柱高度的油層(圖7b)。

圖7 珠一坳陷珠海組和恩平組蓋層發(fā)育特征

4 油氣勘探方向

通過對已發(fā)現(xiàn)古近系油氣藏進行解剖,認為古近系的勘探應圍繞富生烴半地塹周邊優(yōu)勢運移指向的二級構(gòu)造帶區(qū)域展開,重視儲集體研究,針對不同的沉積體系開展評價。

1)文昌組以中深湖相泥巖和辮狀河三角洲砂體形成的下黃金組合為重點,圍繞構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶進行精細解剖,尋找類似惠州25轉(zhuǎn)換帶下的HZ25-E、HZ25-D等油藏。珠一坳陷在雁行式斷裂的結(jié)合部發(fā)育14個轉(zhuǎn)換帶,其中坳陷北部有6個轉(zhuǎn)換帶(LF2、HZ5、HZ8、HZ13、XJ23、XJ27),南部有8個轉(zhuǎn)換帶(LF9、LF14、HZ23、HZ26、HZ25、XJ30、XJ36、PY4)。這些轉(zhuǎn)換帶既是文昌組或恩平組洼陷的分界,又是盆外河流和沉積物進入湖盆的入口處,是下一步勘探的潛力區(qū)。

2)恩平組和珠海組均表現(xiàn)出“多砂少泥”的分布特征,恩平組以濱淺湖泥巖和辮狀河三角洲及灘壩砂體為儲蓋組合,珠海組以海侵泥巖和河流三角洲及濱岸砂體為儲蓋組合,且較好的儲蓋組合多發(fā)育在沉積的中心地帶,這些沉積帶的中心緊鄰富生烴洼陷,在該區(qū)域應針對有效通源斷裂發(fā)育的構(gòu)造圈閉進行勘探,同時加強斷裂的封堵性評價。

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Paleogene characteristics in hydrocarbon accumulation and exploration direction in Zhu I depression

Shu Yu Shi Hesheng Du Jiayuan Lei Yongchang Zhang Xiangtao
(Shenzhen Branch of CNOOC Ltd.,Guangzhou,510240)

In Zhu I depression predominated by the nonmarine sediments of rifted basin,a refined analysis of characteristics in hydrocarbon accumulation has indicated that Paleogene hydrocarbon may accumulate near the source rocks and distribute principally in the second-order structural belts controlled by Paleogene strata around the hydrocarbon-rich sags.However,the reservoir properties are quite different among the various secondorder structural belts or the various strata,because there was a complex tectonic evolution with the transformation to rifting and depressing during Paleogene deposition in Pearl River Mouth basin,resulting in the obvious differences in sedimentary filling among different times(Wenchang Formation with rich mud and less sands and Enping and Zhuhai Formation with rich sands and less mud)and the great reservoir heterogeneity. Therefore,the reservoir-seal assemblage and hydrocarbon migration system are the key factors of Paleogene hydrocarbon accumulation,the exploration should be focused on the second-order structural belts around the hydrocarbon-rich sags, and it should be emphasized to look for the excellent facies belts along the advantageous migration pathway in order to promote the Paleogene exploration in the depression.

the eastern Pearl River Mouth basin; Zhu I depression;Paleogene;hydrocarbon accumulation characteristics;exploration direction

2013-12-12改回日期:2014-04-02

(編輯:周雯雯)

*中國海洋石油總公司綜合科研項目“珠一坳陷古近系層序地層與油氣成藏條件研究(編號:Z2004SLSZ-092)”、“十一五”國家科技重大專項“大型油氣田及煤氣層開發(fā)”子課題“南海東部海域惠州凹陷再評價及新領(lǐng)域勘探方向(編號:2008ZX05023-001-006)”、“十二五”國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”子課題“南海東部海域已證實的富生烴凹陷評價及新領(lǐng)域勘探方向(編號:2011ZX05023-001-006)”部分研究成果。

舒譽,男,高級工程師,現(xiàn)從事油氣勘探地質(zhì)研究工作。地址:廣州市江南大道中168號海洋石油大廈(郵編:510240)。電話:020-84258196。E-mail:shuyu@cnooc.com.cn。